由于焊料与金属的反应涉及最初的与熔融焊料的固-液反应、随后的凝固过程和在靠性测试以及电子器件使用中的固态时效过程，因此获得焊料熔点上、下较宽温度范围的相图是非常必要的。借助计算机辅助的相图计算技术（Calculation of Phase Diagram，CALPHAD）已经发展到能够研究多组分体系的相平衡。在这项技术中，采用单相吉布斯自由能的热力学模型来分析一个系统的热力学性质。SnPbCu液相吉布斯自由能以如下形式表示：
式中，xi是元素i的摩尔分数；
是元素i在液态时的摩尔吉布斯自由能；
是附加吉布斯自由能，其具体表示如下：
是i-j系统的二元相互作用参数，并由成分和时间决定。参数
代表三元相互作用，根据式（2.11）可知其同样是由成分决定的：
参数
同样由温度决定。
一旦获得了体系中所有相的吉布斯自由能函数，理论上就可以计算出任意相图以及我们感兴趣的热力学性质。当无法获得决定三元相互作用参数所需的实验数据时，这项技术能帮助我们从那些已优过化的子系统来外推出多组分系统的热力学性能。从式（2.9）可看出当合金化元素的含量为百分之几时，对于多组分体系来说，热力学外推值是较好的近似结果。
文献[13-15]计算了Cu-Sn、Cu-Pb和Sn-Pb二元体系合金的全部热力学性质。例如，将式（2.10）中的三元相互作用参数设置为0，采用外推方法可以计算得出Sn-Pb-Cu三元相图，如图2.21所示。在相图中，L、η和ε分别代表了SnPb的液相、Cu6 Sn5和Cu3Sn。为验证这些相图，将计算的共晶平衡温度和181℃下的SnPb二元共晶成分（37.8Pb，62.12Sn和0.08Cu）与Marcotte和Schroeder在182℃测得38.1Pb、61.72Sn和0.18Cu的试验结果进行对比。
对于体扩散偶，界面反应的一个重要假设是在相界面处的局部平衡条件。假设每相邻两相（平面层）处于平衡，这代表着二元相图中的一个两相平衡区域或三元相图中等温截面上两平衡相成分点之间的连线。因为这个假设暗示着界面处共存相的成分是由相图中平衡相连线确定的，因此界面曲率、表面或界面张力、沉淀物尺寸、亚稳相的形成、应力梯度以及所受外力等形貌和动力学的影响都完全被忽略。界面平衡的理论研究表明，尽管界面曲率对界面平衡影响较小，但是生长动力学对界面平衡具有显著影响。至于应变，在析出相生长的早期阶段，由于析出相与基体具有一定程度的协同性，因此，晶格畸变必须包含在相界面平衡的条件中。然而，在焊料接头中界面金属间化合物生长的尺寸范围内，熔融焊料与笋钉状金属间化合物的界面是不连续的，此时界面平衡的假设是有效的。目前文献报道的钎焊反应中有关金属间化合物生长厚度的数据均为零点几微米，均属于演化良好的微结构。因此，局部平衡的假设可以被应用到熔融焊料与金属的反应中，同时三元合金相图确实能为反应提供有用的指导。举例来说，平衡相图能帮助预测在润湿反应中到底是Cu6Sn5还是Cu3Sn先形成，这一部分内容已经在2.2.1节讨论过。然而，为了分析在较低温度下的反应，我们必须将相图与形态以及动力学信息联系起来。例如，在第3章讨论室温下的Cu-Sn薄膜反应，在这种情况下，动力学影响更重要。
图2.21 不同温度下的三元Sn-Pb-Cu相图及200℃下Sn-Pb的部分放大图（由Kejun Zeng博士提供）
（a）170℃；（b）200℃；（c）350℃；（d）为200℃下Sn-Pb-Cu相图的Sn-Pb部分放大图
有关电子软钎焊连接技术 材料、性能及可靠性的文章
图2.21、所示为Sn-Pb-Cu在170℃和200℃时的三元相图。170℃的相图是为了研究固态老化，200℃的相图是为了分析共晶SnPb和Cu之间的润湿反应。在相图中，L、η和ε分别代表了SnPb的液相、Cu6 Sn5和Cu3 Sn。我们注意到85Pb15Sn并非固溶体，而是一种高Pb共晶相。正如相图所指出的，从形成金属化合物的角度来看，200℃的润湿反应和170℃的固态老化都应该有相同的金属间化合物产物，然而从相图中却无法得知金属间化合物的形貌以及它们的生长速率。......
2023-06-20
图4-12所示是纤维素/N-甲基氧化吗啉/水的三元相图，它描述了体系中三个组分间的相互关系。其中阴影部分是纤维素/N-甲基氧化吗啉/水的三元共溶区域。图4-12纤维素/N-甲基氧化吗啉/水的三元相图[7]图中带有箭头的曲线描述了Lyocell纤维在制备过程中三种组分的变化过程，也清晰地描述了纤维素不溶解—溶解—不溶解的过程。......
2023-06-25
获取三元合金多温相图的实验方法和获取二元合金相图的方法没有两样。无论制作多温截面还是等温截面图，总是根据三个侧边已确定的二元系相图，联系本章各节所述的原理，构思出本截面的轮廓图，再以实验获得相变点的数据与轮廓图进行比对和合理地修订，最后得出结论性的截面图。熔盐系相图的组元其实都是赝组元，但从来都以组元来对待。......
2023-06-20
在相图的手册中，常常用相当大的篇幅给出零变点的化学平衡反应方程式，本书中则完全删去了，不是这些反应方程式不重要，而是根据本节的叙述，可以很容易自行写出。图4.51 三元系中一个液相和三个固相平衡时零变点的类型图4.51a是低共熔型，低共熔点的特征符号是E。图4-178 “元件创建”对话框图4.52 AgCuSn三元系相图零变点化学反应分析的实例图中每一块面积中标示有化合物符号，紧跟符号后面括弧内的希腊字母是这个化合物的代号，没有特别的意思。......
2023-06-20
SO2+H2O→H2SO3 KIO3+5KI+6HCl→3I2+6KCl+3H2O H2SO3+I2+H2O→H2SO4+2HI 7.5.6.2 计算机碳硫全自动高速分析仪碳硫高速分析仪是企业理化分析室中的一种常用普及型计量器具，它可以对金属材料中碳和硫进行定量分析，测量材料中碳和硫的质量分数。碳硫高速分析仪因产品的附加功能和自动化程度不同分为多种型号。......
2023-06-24
当发动机工作时，气缸体要承受很大的复杂载荷作用，故要求其具有足够的强度和刚性。气缸体最重要、质量要求最高的部位是缸体的上平面及与气缸套相配合的气缸筒内表面。常用的合金铸铁系列有：铜合金铸铁，w=0.5%～1.0%；铬-铜合金铸铁，w=0.2%～0.3%，w=0.5%～1.0%；铬-钼-铜合金铸铁，w=0.2%～0.3%，w=0.2%～0.4%，w=0.5%～1.0%。因此，铜在气缸体的制造中被广泛采用，常取w=0.5%～1.0%。......
2023-07-02
如前所述，大多数LED具有保护功能，避免在电压达10kV或20kV的直接或反向静电放电情况下受到损坏。从热的角度看，LED具有以下特性：1）结和热沉之间的热阻为Rj-s，目前LED的Rj-s一般在5～15K/W，而多芯片LED的热阻低于5K/W；2）正向电压温度系数的单位是V/℃；3）最大结温；4）额定工作模式下的环境空气温度的最大范围。在5.3节中已经解释过最后一个特性非常依赖于热阻Rj-s，但也依赖于总热阻Rj-a。......
2023-06-15
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